CN105649602A - 一种基于地面示功图实现油井工况诊断的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于地面示功图实现油井工况诊断的方法，对示功图采集数据载荷和位移分别进行归一化处理，运用现场数据采集设备获取抽油机井地面示功图，对示功图进行数据分析计算出所有数据特征值，对抽油机井地面示功图分类，根据不同工况对地面示功图计算的特征值进行分类，通过大量同类示功图特征值找到示功图诊断的判断依据；通过判断依据进行示功图诊断；优点：此方法将大数据处理分析的概念融入示功图诊断中，对同一工况类型的油井示功图进行大量的数据计算、统计、分析，通过大数据处理找到相同工况的规律，并形成样本数据库，打破通过图形分析确定油井工况类型的传统诊断方法。

Description

一种基于地面示功图实现油井工况诊断的方法

技术领域

本发明涉及一种诊断方法，具体涉及一种基于地面示功图实现油井工况诊断的方法。

背景技术

目前国内外对示功图诊断技术还建立在定性分析的基础上，还未上升到定量分析的高度，示功图诊断是采油工艺技术中一个重要的组成部分。

发明内容

为避免现有技术的不足，本发明提供一种基于地面示功图实现油井工况诊断的方法。

本发明的技术方案是：一种基于地面示功图实现油井工况诊断的方法，该方法包括以下几个步骤：

步骤1），归一化方法：对示功图采集数据载荷和位移分别进行归一化处理，公式如下：

步骤2），运用现场数据采集设备获取抽油机井地面示功图，采集频率可设；

步骤3），将现场采集的示功图数据从数据库中导出，数据越多越好，对示功图进行数据分析计算出步骤1）中的所有数据特征值；

步骤4），对抽油机井地面示功图分类；

连抽带喷：图形接近于水平状，基本不会产生振动波。图形两端有一段曲线基本是平行的；

抽油杆断脱：发生断脱后的悬点载荷实际上是断脱点以上的抽油杆柱的重量，悬点载荷不变，由于摩擦，使上下载荷线不重合，成条带状；

柱塞脱出工作筒：增载线开始正常，加载到一定程度后会突然卸载，导致右上方面积缺失；

油管漏失：油管漏失不是泵本身的问题，所以示功图形状与理论示功图形状相近，只是由于进入油管的液体会从漏失处漏入油管、套管的环形空间，使作用于悬点上的液柱载荷减小，不能达到最大理论载荷；

油井结蜡：油井结蜡示功图表现为，最大载荷变大，最小载荷减少的趋势；

上碰泵：因为抽油杆长度配得不合适，使光杆下第一个接箍进入采油树，在井口碰刮；或是因为用杆式泵或大泵时防冲距过大造成抽油机驴头在上行终止前，抽油杆接箍刮井口，使负载突然增加，图形在右上方有个小突出；

下碰泵：活塞下碰泵影响的示功图主要特征是在左下角有一个小突出。原因是由于防冲距过小，当活塞下行接近下死点时，活塞与固定阀碰撞，光杆负载急剧降低，引起抽油杆柱剧烈震动，这是活塞又紧接着上行引起的；

游动阀漏失：上冲程时，泵内压力降低，柱塞两端产生压差，使柱塞上面的液体经过游动阀的不严密处漏到柱塞下部的工作筒内，漏失速度随柱塞下面的压力的减小而增大。由于漏失到柱塞下面的液体有向上的顶托作用，悬点载荷不能及时上升到最大值，使加载缓慢。随着悬点运动的加快，顶托作用相对减小，直到柱塞上行速度大于漏失速度的瞬间，悬点载荷达到最大静载荷。当柱塞继续上行到后半冲程时，因柱塞上行速度又逐渐减慢，在柱塞速度小于漏失速度瞬间，又出现了顶托作用，使悬点负荷提前卸载。下冲程，游动阀的漏失不影响泵的工作，因此，示功图形状与理论示功图相似；

固定阀漏失：下冲程开始后，由于固定阀漏失，泵内压力不能及时提高而延缓了卸载过程，使游动阀不能及时打开。只有当柱塞速度大于漏失速度后，泵内压力提高到大于液柱压力，将游动阀打开而卸去液柱载荷。悬点以最小载荷继续下行，直到柱塞下行速度小于漏失速度的瞬间。泵内压力降低使游动阀提前关闭，悬点提前加载，到达下死点时，悬点载荷已增加到A’’。上冲程，固定阀漏失不影响泵的工作，示功图形状与理论示功图形状相近。由于吸入部分的漏失而造成游动阀打开滞后和提前关闭；

双阀同时漏失：上下行均不能有效加载或卸载，示功图一般呈椭圆形条状位于理论值之间，漏失越严重示功图越窄；

油井出砂：示功图不平滑，出现不规则锯齿状尖峰；

正常工况：正常工况的示功图呈现几乎近似的平行四边形；

供液不足：当供液不足使液体不能充满泵筒时，不影响示功图的上冲程，与理论示功图相近。下冲程由于泵筒中液体充不满，悬点载荷不能立即减小，只有当柱塞遇到液面时，才迅速卸载，卸载线与增载线平行，卸载点较理论示功图卸载点左移；

柱塞遇卡：图形特征：与标准示功图相比，面积缺失，增载线有明显拐点；

气体影响：下冲程时，气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，卸载变慢，使游动阀滞后打开，泵的余隙越大，进入泵内的气量越多，则DD’线越长。D’A为下冲程柱塞有效冲程。

步骤5），根据不同工况对地面示功图计算的特征值进行分类，通过大量同类示功图特征值找到示功图诊断的判断依据；

步骤6），通过判断依据进行示功图诊断具体步骤如下：

步骤7），步骤6中的是通过大数据处理分析得出的诊断区间值。

本发明的有益效果是：通过现场示功图传感器采集地面示功图并对地面示功图数据进行分析。首先对地面示功图数据特征值进行计算并进行归一化处理，使其位移、载荷都变为[0,1]之间的数值，消除不同油井载荷和位移之间的差别放在同一平台进行数据分析。其次，根据油井工况类型对特征值进行分类统计，找到同一类型的特征值判断区间，形成样本数据库。最后将样本数据库应用到示功图诊断中对油井工况进行诊断。此方法将大数据处理分析的概念融入示功图诊断中，对同一工况类型的油井示功图进行大量的数据计算、统计、分析。通过大数据处理找到相同工况的规律，并形成样本数据库，打破通过图形分析确定油井工况类型的传统诊断方法。

附图说明

图1为本发明的抽喷示功图；

图2为本发明的抽油杆断脱示功图；

图3为本发明的柱塞脱出工作筒示功图；

图4为本发明的油管漏失示功图；

图5为本发明的结蜡示功图；

图6为本发明的上碰泵示功图；

图7为本发明的下碰泵示功图；

图8为本发明游动阀漏失示功图；

图9为本发明固定阀漏失示功图；

图10为本发明双阀漏失示功图；

图11为本发明出砂示功图；

图12为本发明正常工作图；

图13为本发明供液不足示功图；

图14为本发明柱塞遇卡图；

图15为本发明气体影响示功图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

一种基于地面示功图实现油井工况诊断的方法，该方法包括以下几个步骤：

步骤1），归一化方法：对示功图采集数据载荷和位移分别进行归一化处理，公式如下：

步骤2），运用现场数据采集设备获取抽油机井地面示功图，采集频率可设；

步骤3），将现场采集的示功图数据从数据库中导出，数据越多越好，对示功图进行数据分析计算出步骤1）中的所有数据特征值；

步骤4），对抽油机井地面示功图分类；

连抽带喷：图形接近于水平状，基本不会产生振动波。图形两端有一段曲线基本是平行的；

抽油杆断脱：发生断脱后的悬点载荷实际上是断脱点以上的抽油杆柱的重量，悬点载荷不变，由于摩擦，使上下载荷线不重合，成条带状；

柱塞脱出工作筒：增载线开始正常，加载到一定程度后会突然卸载，导致右上方面积缺失；

油管漏失：油管漏失不是泵本身的问题，所以示功图形状与理论示功图形状相近，只是由于进入油管的液体会从漏失处漏入油管、套管的环形空间，使作用于悬点上的液柱载荷减小，不能达到最大理论载荷；

油井结蜡：油井结蜡示功图表现为，最大载荷变大，最小载荷减少的趋势；

上碰泵：因为抽油杆长度配得不合适，使光杆下第一个接箍进入采油树，在井口碰刮；或是因为用杆式泵或大泵时防冲距过大造成抽油机驴头在上行终止前，抽油杆接箍刮井口，使负载突然增加，图形在右上方有个小突出；

下碰泵：活塞下碰泵影响的示功图主要特征是在左下角有一个小突出。原因是由于防冲距过小，当活塞下行接近下死点时，活塞与固定阀碰撞，光杆负载急剧降低，引起抽油杆柱剧烈震动，这是活塞又紧接着上行引起的；

游动阀漏失：上冲程时，泵内压力降低，柱塞两端产生压差，使柱塞上面的液体经过游动阀的不严密处漏到柱塞下部的工作筒内，漏失速度随柱塞下面的压力的减小而增大。由于漏失到柱塞下面的液体有向上的顶托作用，悬点载荷不能及时上升到最大值，使加载缓慢。随着悬点运动的加快，顶托作用相对减小，直到柱塞上行速度大于漏失速度的瞬间，悬点载荷达到最大静载荷。当柱塞继续上行到后半冲程时，因柱塞上行速度又逐渐减慢，在柱塞速度小于漏失速度瞬间，又出现了顶托作用，使悬点负荷提前卸载。下冲程，游动阀的漏失不影响泵的工作，因此，示功图形状与理论示功图相似；

固定阀漏失：下冲程开始后，由于固定阀漏失，泵内压力不能及时提高而延缓了卸载过程，使游动阀不能及时打开。只有当柱塞速度大于漏失速度后，泵内压力提高到大于液柱压力，将游动阀打开而卸去液柱载荷。悬点以最小载荷继续下行，直到柱塞下行速度小于漏失速度的瞬间。泵内压力降低使游动阀提前关闭，悬点提前加载，到达下死点时，悬点载荷已增加到A’’。上冲程，固定阀漏失不影响泵的工作，示功图形状与理论示功图形状相近。由于吸入部分的漏失而造成游动阀打开滞后和提前关闭；

双阀同时漏失：上下行均不能有效加载或卸载，示功图一般呈椭圆形条状位于理论值之间，漏失越严重示功图越窄；

油井出砂：示功图不平滑，出现不规则锯齿状尖峰；

正常工况：正常工况的示功图呈现几乎近似的平行四边形；

供液不足：当供液不足使液体不能充满泵筒时，不影响示功图的上冲程，与理论示功图相近。下冲程由于泵筒中液体充不满，悬点载荷不能立即减小，只有当柱塞遇到液面时，才迅速卸载，卸载线与增载线平行，卸载点较理论示功图卸载点左移；

柱塞遇卡：图形特征：与标准示功图相比，面积缺失，增载线有明显拐点；

气体影响：下冲程时，气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，卸载变慢，使游动阀滞后打开，泵的余隙越大，进入泵内的气量越多，则DD’线越长。D’A为下冲程柱塞有效冲程。

步骤5），根据不同工况对地面示功图计算的特征值进行分类，通过大量同类示功图特征值找到示功图诊断的判断依据；

步骤6），通过判断依据进行示功图诊断具体步骤如下：

步骤7），步骤6中的是通过大数据处理分析得出的诊断区间值。

Claims (1)

1.一种基于地面示功图实现油井工况诊断的方法，该方法包括以下几个步骤：

步骤1），归一化方法：对示功图采集数据载荷和位移分别进行归一化处理，公式如下：

步骤2），运用现场数据采集设备获取抽油机井地面示功图，采集频率可设；

步骤3），将现场采集的示功图数据从数据库中导出，数据越多越好，对示功图进行数据分析计算出步骤1）中的所有数据特征值；

步骤4），对抽油机井地面示功图分类；

连抽带喷：图形接近于水平状，基本不会产生振动波；

图形两端有一段曲线基本是平行的；

抽油杆断脱：发生断脱后的悬点载荷实际上是断脱点以上的抽油杆柱的重量，悬点载荷不变，由于摩擦，使上下载荷线不重合，成条带状；

柱塞脱出工作筒：增载线开始正常，加载到一定程度后会突然卸载，导致右上方面积缺失；

油管漏失：油管漏失不是泵本身的问题，所以示功图形状与理论示功图形状相近，只是由于进入油管的液体会从漏失处漏入油管、套管的环形空间，使作用于悬点上的液柱载荷减小，不能达到最大理论载荷；

油井结蜡：油井结蜡示功图表现为，最大载荷变大，最小载荷减少的趋势；

上碰泵：因为抽油杆长度配得不合适，使光杆下第一个接箍进入采油树，在井口碰刮；或是因为用杆式泵或大泵时防冲距过大造成抽油机驴头在上行终止前，抽油杆接箍刮井口，使负载突然增加，图形在右上方有个小突出；

下碰泵：活塞下碰泵影响的示功图主要特征是在左下角有一个小突出；

原因是由于防冲距过小，当活塞下行接近下死点时，活塞与固定阀碰撞，光杆负载急剧降低，引起抽油杆柱剧烈震动，这是活塞又紧接着上行引起的；

游动阀漏失：上冲程时，泵内压力降低，柱塞两端产生压差，使柱塞上面的液体经过游动阀的不严密处漏到柱塞下部的工作筒内，漏失速度随柱塞下面的压力的减小而增大；

由于漏失到柱塞下面的液体有向上的顶托作用，悬点载荷不能及时上升到最大值，使加载缓慢；

随着悬点运动的加快，顶托作用相对减小，直到柱塞上行速度大于漏失速度的瞬间，悬点载荷达到最大静载荷；

当柱塞继续上行到后半冲程时，因柱塞上行速度又逐渐减慢，在柱塞速度小于漏失速度瞬间，又出现了顶托作用，使悬点负荷提前卸载；

下冲程，游动阀的漏失不影响泵的工作，因此，示功图形状与理论示功图相似；

固定阀漏失：下冲程开始后，由于固定阀漏失，泵内压力不能及时提高而延缓了卸载过程，使游动阀不能及时打开；

只有当柱塞速度大于漏失速度后，泵内压力提高到大于液柱压力，将游动阀打开而卸去液柱载荷；

悬点以最小载荷继续下行，直到柱塞下行速度小于漏失速度的瞬间；

泵内压力降低使游动阀提前关闭，悬点提前加载，到达下死点时，悬点载荷已增加到A’’；

上冲程，固定阀漏失不影响泵的工作，示功图形状与理论示功图形状相近；

由于吸入部分的漏失而造成游动阀打开滞后和提前关闭；

双阀同时漏失：上下行均不能有效加载或卸载，示功图一般呈椭圆形条状位于理论值之间，漏失越严重示功图越窄；

油井出砂：示功图不平滑，出现不规则锯齿状尖峰；

正常工况：正常工况的示功图呈现几乎近似的平行四边形；

供液不足：当供液不足使液体不能充满泵筒时，不影响示功图的上冲程，与理论示功图相近；

下冲程由于泵筒中液体充不满，悬点载荷不能立即减小，只有当柱塞遇到液面时，才迅速卸载，卸载线与增载线平行，卸载点较理论示功图卸载点左移；

柱塞遇卡：图形特征：与标准示功图相比，面积缺失，增载线有明显拐点；

气体影响：下冲程时，气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，卸载变慢，使游动阀滞后打开，泵的余隙越大，进入泵内的气量越多，则DD’线越长；

D’A为下冲程柱塞有效冲程；

步骤5），根据不同工况对地面示功图计算的特征值进行分类，通过大量同类示功图特征值找到示功图诊断的判断依据；

步骤6），通过判断依据进行示功图诊断具体步骤如下：

步骤7），步骤6中的是通过大数据处理分析得出的诊断区间值。